极端天气与建筑物对风资源特性影响的研究

在全球气候普遍变暖的情况下，极端天气出现的频率逐渐增加，对实际生产生活带来了诸多影响。与此同时，十八大的胜利召开，加快了我国城市化进程，城乡一体化中建筑群特别是高层建筑群的数量不断增多。由于建筑物的存在，附近风资源特性发生了一定的变化。然而当前，风资源特性的评估主要依赖气象站资料或测风塔数据，并未考虑极端天气和建筑物因素给风资源特性带来的影响。本文选取我国最大风电场——新疆达坂城作为研究对象，结合当地气象站资料，探讨极端天气和建筑物对风资源特性的影响，并从理论和数值分析两个方面进行了阐述。研究结果表明：在极端温度的作用下，风速发生了一定的变化，同时对风力机叶片性能产生一定影响。相对于年平均气温，在年极端最低温度的作用下，叶片的等效应力、等效应变、位移矢量和分别增加了236%、235%、278%。在进一步的疲劳寿命分析中，叶片根部的疲劳寿命明显减少。当建筑物处于风电场上风向时，建筑物的形状、方位、高度以及和风电场的距离均对风资源特性有影响，在建筑物特性因素的综合作用下，风资源特性呈现一定的减小，风电场发电量逐渐减小。随着建筑物形状的增大、高度的增加、距离风场越近，发电量相对减小了9.4%、13.9%、15.6%。尾流损失相对增大了9.9%、31.2%、38.6%；风资源的可利用率逐渐减小。考虑二者的综合作用时，在建筑物影响下，随着温度的增大，静压逐渐减小，静压变化幅度也逐渐减小，风速逐渐增大，并且风的不稳定性情况增大。 通过探讨分析影响风资源特性的因素，为风电场前期建设的风资源评估和风电场选址提供更加全面的理论指导，用理论指导实践，同时在实践中验证理论。